本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯、氮化碳的復(fù)合材料對(duì)水中染料的光催化降解研究

  更多相關(guān)文章： 光催化 石墨烯 g-C_3N_4 RhB MO 復(fù)合物 電子-空穴

【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,越來越多的工業(yè)污染物和生活垃圾隨意排放,使得人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到極大的破壞。由于工業(yè)廢水和生活污水常含有多種難降解有機(jī)物,水體污染的治理越來越受到全球范圍的關(guān)注,成為環(huán)保領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。傳統(tǒng)上治理有機(jī)物廢水的處理方法主要有物理法,化學(xué)法和生物法。但是這些傳統(tǒng)的處理方法去除效率低,成本高,并伴有二次污染。因此,開發(fā)高效環(huán)保的新型能源治理污染成為當(dāng)前處理水污染的重點(diǎn)。光催化技術(shù)作為一種"綠色"技術(shù)降解有毒污染物引起了極大的興趣。光催化作用包括以下三個(gè)過程:半導(dǎo)體材料通過吸收一定的能量從而激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對(duì);產(chǎn)生的電子和空穴對(duì)轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體的表面;光生電子以及空穴對(duì)在催化劑表面和有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使廢水中的有機(jī)物通過光降解轉(zhuǎn)化為無毒副作用的CO2和H2O。但是一直的研究表明,單一的光催化材料往往存在對(duì)太陽能利用率低下,光生電子-空穴復(fù)合率高,量子效率低以及催化劑難以回收等不足。因此,通過對(duì)光催化劑進(jìn)行改性,拓展其對(duì)太陽光的吸收范圍,抑制光生載流子復(fù)合,提高其光催化活性,已成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。石墨烯和類石墨氮化碳作為新型的載體材料,具有優(yōu)良的特性,比如大的比表面積、強(qiáng)的吸附能力、優(yōu)異電導(dǎo)性等。近年來,研究者們嘗試用各種方法,以石墨烯與類石墨氮化碳作為載體材料,構(gòu)筑納米復(fù)合光催化材料,不僅可保留各自的優(yōu)異性能,而且還可能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。石墨烯或者類石墨烯基復(fù)合光催化劑能夠提高材料的導(dǎo)電性能與吸附性能,從而提高光催化活性。此外,還能有效地抑制其光生電子-空穴復(fù)合�；谝陨峡紤],本文我們選定石墨烯和類石墨烯為載體材料,通過溶劑熱和水熱法合成石墨烯基和氮化碳基復(fù)合材料,并對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等,以及光催化活性進(jìn)行研究,其主要研究內(nèi)容及分析結(jié)果如下:1.在第2章中,通過一步溶劑熱法合成了還原氧化石墨烯/BiOCl_(0.75)Br_(0.25)復(fù)合材料,石墨烯作為BiOCl_(0.75)Br_(0.25)合金半導(dǎo)體的載體,有效提高了BiOCl_(0.75)Br_(0.25)的光催化性能。首先,石墨烯較大的比表面積增強(qiáng)了復(fù)合物對(duì)染料的吸附。第二,負(fù)載石墨烯后,復(fù)合物對(duì)紫外光和可見光的吸收強(qiáng)度也明顯增強(qiáng)。第三,BiOCl_(0.75)Br_(0.25)與石墨之間的高效的電子轉(zhuǎn)移速率促進(jìn)了電子-空穴的分離,有效阻礙了電子-空穴的復(fù)合。當(dāng)RGO重量百分比為5.0%時(shí),還原氧化石墨烯/BiOCl_(0.75)Br_(0.25)呈現(xiàn)較高的可見光催化降解羅丹明B(Rh B)效率(97.8%)催化機(jī)理表明,羅丹明B的降解主要為脫乙基反應(yīng),其中超氧自由基和空穴是降解染料的主要活性物質(zhì)。2.第3章中,采用水熱法成功將g-C_3N_4與Sb_2S_3/Sb4O5Cl2(SCL)進(jìn)行復(fù)合得到SCL-CX復(fù)合光催化劑。引入g-C_3N_4后,復(fù)合物在可見光區(qū)域的吸收變強(qiáng)而且有明顯的紅移現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象應(yīng)該是由于SCL-CX材料表面g-C_3N_4的引入所致。復(fù)合材料增強(qiáng)的光吸收可能會(huì)導(dǎo)致在可見光下產(chǎn)生更多的電子-空穴對(duì),從而獲得更高的光催化活性。另外,復(fù)合物的比表面積得到了一定的增強(qiáng).隨著g-C_3N_4的引入,復(fù)合物的激發(fā)強(qiáng)度顯著降低。結(jié)果表明,光生電子在g-C_3N_4和SCL之間有效的傳輸促進(jìn)了電子-空穴的分離,因此促進(jìn)了光催化反應(yīng)的高校進(jìn)行。光催化實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)g-C_3N_4的摻雜量為170mg(SCL-C2)時(shí),表現(xiàn)出來最強(qiáng)的光催化性能,在1h對(duì)MO的降解效率達(dá)到95%。最后,為了進(jìn)一步研究降解后的溶液中的有機(jī)物濃度的,對(duì)溶液進(jìn)行了TOC和COD的檢測。結(jié)果表明SCL-C2催化反應(yīng)后去除的TOC和COD的量分別為5%和20%。如此低的去除率可能是由于一些副產(chǎn)品太穩(wěn)定不容易被降解的原因。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TB33

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

6 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無機(jī)非金屬復(fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1208385